理论引力中的光发体黑洞及其他紧凑天体

在仅受爱因斯坦广义相对论和麦克斯韦电磁场约束的时空中，-stationary 黑洞完全由其质量、电荷或磁荷以及角动量来完全描述——这一属性体现在一种 no-hair 定理版本中。然而，该定理的有效性取决于某些假设，当这些假设被放宽时，便会出现描述 hairy 黑洞的新解。到目前为止，天文观测尚未提供任何类型的黑洞 hair 的具体证据。尽管如此，日益精确的引力波探测器的发展又重新点燃了对 hairy 黑洞的兴趣。本论文中，我们深入研究了两种规避 no-hair 定理的方法。第一种方法是通过另一种引力理论来描述时空度规。我们研究了在大重力理论中描述的真空时空中的 hairy 黑洞的动力学稳定性。我们证明，大重力中的 hairy 黑洞既可以描述星体黑洞，也可以描述超大质量黑洞。第二种方法是保持爱因斯坦方程不变，但考虑不同于麦克斯韦电磁场的物质内容。对于这种情况，我们选择 electroweak 理论中的场。该理论在无引力时描述具有无限质量的磁单极子。广义相对论允许将其通过将库仑奇点置于事件视界内来正则化。在提供对平坦空间中单极子内部结构的详细分析后，我们研究了其性质如何推广到黑洞情形。最后，我们研究了当复标量场耦合到广义相对论时出现的一种特定的 soliton——bose star 的例子。我们通过使用有限元方法求解椭圆场方程来构建一系列 bose star。